近年來,隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及,個人身份識別已經(jīng)在金融安全、訪問控制、安防監(jiān)控和資料保密等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,可靠、穩(wěn)定、簡單和低成本的個體身份識別技術(shù)在信息安全領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。然而傳統(tǒng)身份識別工具,由于存在易丟失、易遺忘與易被盜用的缺點,已經(jīng)無法滿足人們的需求,因此生物特征識別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。心電信號作為一種醫(yī)學(xué)生理信號,不僅能夠反映心臟的健康狀態(tài),同時蘊(yùn)涵了個體豐富的身份信息,滿足作為生物特征用于身份識別的必要特性。不僅如此,與人臉、指紋等體外密鑰相比,心電信號還有其自身獨特的優(yōu)勢:（1）心電信號屬于體內(nèi)密鑰,難以被竊取;（2）心電信號自帶活體檢測屬性,可以有效避免指模、照片等人造工藝帶來的仿制問題。因此對心電身份識別技術(shù)進(jìn)行研究,能夠極大提升身份識別的安全性,具有廣闊的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外心電身份識別研究廣泛采用模式識別方法,通過計算機(jī)自動分析探索心電信號與個體身份之間的聯(lián)系。在過去的數(shù)十年里,心電身份識別取得了長足的進(jìn)步,大量研究成果相繼涌現(xiàn)。然而,受心電信號自身復(fù)雜性與噪聲的干擾,在應(yīng)用中實現(xiàn)魯棒、準(zhǔn)確的心電信號身份識別仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。針對心電信號身份... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

心拍波形示意圖

第1章緒論5條件下形態(tài)之間存在較大差異。在模式空間下，心率變化導(dǎo)致的差異會使原本屬于同一個體的心電數(shù)據(jù)樣本分布由緊湊變得離散化，類簇邊緣也更容易與其他類簇發(fā)生大幅重疊，導(dǎo)致類別間界限模糊。此時，若直接使用面向心率穩(wěn)定信號設(shè)計的心電身份識別方法處理心率變化信號，會出現(xiàn)識別精度不足問題，使心電身份識別的魯棒性面臨巨大挑戰(zhàn)。另一方面，是由于現(xiàn)有心電身份識別方法十分依賴良好的前期預(yù)處理。在模式識別過程中，數(shù)據(jù)質(zhì)量是計算機(jī)快速洞悉數(shù)據(jù)內(nèi)部潛在規(guī)律，實現(xiàn)準(zhǔn)確決策的必要前提。為了提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，國內(nèi)外研究都會在特征提取前對心電信號進(jìn)行預(yù)處理。對于心電信號而言，預(yù)處理主要包括去噪、基準(zhǔn)點檢測。盡管預(yù)處理可以有效改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，然而在實際生活中，由于心電信號復(fù)雜多變，目前尚不存在預(yù)處理方法能夠滿足所有心電信號應(yīng)用需求。以基準(zhǔn)點檢測為例，雖然現(xiàn)有基準(zhǔn)點算法可以在特定數(shù)據(jù)環(huán)境下對基準(zhǔn)點進(jìn)行準(zhǔn)確定位，但在實際生活中復(fù)雜多變的信號條件下，目標(biāo)信號十分容易超出算法適用范圍。此時，算法很容易發(fā)生漏檢、誤檢等狀況，對于Q、S等微弱基準(zhǔn)點，甚至可能會給出完全錯誤的定位結(jié)果。這時，預(yù)處理非但不能夠改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，反而會因為引入額外檢測誤差而導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)一步惡化，對心電身份識別產(chǎn)生不利影響。除此之外，預(yù)處理方法的制定也較為復(fù)雜。心電信號預(yù)處理方法制定的流程如圖1.4所示。圖1.4心電信號預(yù)處理方法制定的一般流程

第1章緒論11目前在國內(nèi)外研究中，解決心率變化問題最常用的方法是對信號進(jìn)行QT間期校正[38,39]。由于心率變化引起的主要問題是因QT間期時長差異導(dǎo)致的T波偏移，因此對QT間期校正可以有效消除心率變化影響，有利于在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式下對心電信號與個體身份之間潛在關(guān)系進(jìn)行挖掘。在現(xiàn)有心電身份識別研究中，研究者多采用QT校正公式實現(xiàn)QT間期校正。如Lugovaya等人[40]利用Framingham和Bazett公式消除心率變化導(dǎo)致的T波偏移，實現(xiàn)心拍波形的統(tǒng)一化。Tawfik等人[24]對Framingham公式進(jìn)行調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)取得了更好校正效果，并在此基礎(chǔ)上利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對22人的心電信號實現(xiàn)99.09%的識別準(zhǔn)確率。目前，已有10多種QT校正公式被提出，它們根據(jù)形式不同可以分為指數(shù)式、線性式、雙曲線式等。盡管這些QT校正公式都可以有效消除心率變化影響，但是在使用過程中為了獲得校正后QT間期，它們均需要事先獲知Q、S基準(zhǔn)點的位置信息。眾所周知，Q、S基準(zhǔn)點作為心電信號的特征點，其幅值十分微弱，檢測難度極高，而且相關(guān)邊界在醫(yī)學(xué)上目前也缺乏普遍的共識。即使對于專業(yè)醫(yī)生而言，在復(fù)雜的信號條件下準(zhǔn)確指出Q、S基準(zhǔn)點位置也十分困難。實際上，即使在本文使用的數(shù)據(jù)集上，我們也很難利用目前已掌握的技術(shù)實現(xiàn)Q、S的準(zhǔn)確識別。綜上，基于QT校正公式的心電身份識別方法在實際應(yīng)用中難以實現(xiàn)，因此需要探索不依賴Q、S基準(zhǔn)點的更易實現(xiàn)的心率校正方法，以消除心率變化影響，實現(xiàn)魯棒性心電身份識別。1.3研究內(nèi)容圖1.5文章研究內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)圖結(jié)合心電信號身份識別中存在的問題，本文以“魯棒性心電身份識別算法研究”為主線，分別開展可抵御不同干擾的魯棒性心電身份識別算法研究，文章研

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]心電信號智能分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 姚成.吉林大學(xué) 2012



本文編號：3401082